卫星转发器设计

实验一  卫星转发器仿真 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 一 设计思想 卫星转发器的任务是把接收信号放大，并利用变频器变换为下行频率再发射出去。通过Matlab可以对接受信号的下变频、中频放大、上变频、行波管放大等过程进行仿真。这里用到的行波管放大是一种非线性放大。通过仿真，可以验证转发器的原理，观察非线性放大带来的干扰。 二 实现流程 Figure 1 转发器整体框图 Figure 2 转发器具体实现流程 这里 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示输入信号为9路DSB信号之和，代表9地球站的上行信号之和（采用FDMA制）。上行信号采用6GHz，相邻2路信号载波间隔为300MHz，DSB信号带宽为100MHz。 接收信号首先经过本地载波相干解调，再通过低通滤波器滤出低频部分，恢复出中频信号。之后经过中频线性放大，再进行上变频到4GHz。之后通过行波管功率放大。进行TWTA放大时应用非线性放大模型。 三 结论 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 Figure 3 图3显示了接收信号的时域波形和频谱。通过频谱可以看出，接收信号是一个以6GHz为中心的一簇信号。 Figure 4 图4显示了经过下变频之后的信号和其频谱。通过频谱可以看出，此时信号相当于集中分布在低频和高频段。假设一路信号为 ，则与6GHz相乘之后，得到： 则频谱分量中有低频 ，高频 。为了得到中频信号，下一步进行带通滤波。 Figure 5 图5显示了经过下变频之后的信号再经过BPF之后得到的中频信号和其频谱。这里使用4阶的巴特沃斯带通滤波器，截止频率设为0.1GHz，2GHz。可以看到中频信号得到了很好的恢复。由于变频之后幅度有衰减，于是对信号进行线性放大，也就是乘以2倍。 Figure 6 图6显示了经过4GHz上变频的信号及其频谱，可以看到中频的已放大信号完全线性搬移到了4GHz频段上。 Figure 7 图7显示了经过TWTA放大的下行信号及其频谱。这里可以看到经过非线性放大之后，信号波形与放大前有了很大变化，且有了新的频谱分量，低旁瓣被放大。这里就必须考虑非线性放大效应。因此，作出了TWTA输出功率-输入功率以及TWTA相移-输入功率曲线图。可以看到，在较低输入功率段TWTA输出功率近似与输入功率成线性关系，但是在高输入功率段，出现了非线性部分。当输入功率较大时，相移也表现出非线性的关系，由于在一定条件下相移会转化为频率变化，即产生新的频率分量（AM/PM转换），所以才对于多载波输入时TWTA放大会引起频率上的干扰。 Figure 8 图8显示了非线性放大器的输入-输出功率和相移-输入功率曲线图。可以看到当输入功率大于-4dB后出现了明显的非线性特性，而且在输入功率为0dB时达到饱和。这时如果我们将输入功率回退到一定范围，则可以保证输出功率与输入功率近似成线性关系。因此我们将输入功率人为降低，也即回退到较小值。 Figure 9 图9中设定回退量为40dB。可以看出虽然还是有一些新的频率分量产生，但是干扰比较小。如果回退量继续增大，则干扰进一步减小直至没有（如回退60dB），但是会引起此时TWTA放大信号功率大幅减小。 四 思考题解答 （一） 思考卫星转发器的各种模型？ 1. 双变频转发器 接收信号变换到中频，经过放大、限幅，然后变换到发射频率，再经行波管功率放大。 2. 单变频转发器 接收信号直接放大，直接变频为下行频率，再经行波管功率放大。 3. 处理转发器 接收信号变换到中频，进行相干检测和数据处理，从而得到基带数字信号，再调制到中频，再上变频到下行频率上。 这其中，单变频转发器适用于多载波输入的情形。处理转发器适用于数字卫星通信，通过解调、纠错、编码、调制一系列过程，有利于消除噪声积累。 （二） 处理转发器与透明转发器之间比较，须增加哪些模块？ 处理转发器由于要得到基带数字信号，还需要增加解调、调制模块。由于要进行数据处理，所以还需要检错、纠错模块。由于要对信号进行再编码，所以还需要加入信道编码模块。相当于进行了一个完整的解调、再调制过程。 五 源代码及说明 主函数 clear; close all; fs=1200; T=1/fs; Tp=1;%1S; N=Tp*fs; n=1:N; %% %产生9路DSB信号 df=30; x0=cos(600*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T);%DSB x1=cos((600+df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x2=cos((600-df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x3=cos((600+2*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x4=cos((600-2*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x5=cos((600+3*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x6=cos((600-3*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x7=cos((600+4*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); x8=cos((600-4*df)*pi*n*T).*cos(10*pi*n*T); xn=x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8; figure subplot(3,2,1) plot(n*T,xn,'-'); axis([0 1 -1.2*max(xn) 1.2*max(xn)]) xlabel('t'); ylabel('xout'); title('转发器接收射频信号'); grid on f = 2*fs*(0:(N/2))/N/100; P1=fft128(xn,N); subplot(3,2,2) plot(f,10*log10(P1)) title('转发器接收射频信号频谱') xlabel('Freq(GHz)') ylabel('|X(f)|') grid on %% %6G下变频 xn_down=cos(600*pi*n*T).*xn;%6GHz相干解调 subplot(3,2,3) plot(n*T,xn_down,'-'); axis([0 1 -1.2*max(xn) 1.2*max(xn)]) xlabel('t'); ylabel('xout'); title('6G下变频信号'); grid on P1=fft128(xn_down,N); subplot(3,2,4) plot(f,10*log10(P1)) title('6G下变频信号频谱') xlabel('Freq(GHz)') ylabel('|X(f)|') grid on %带通滤波 wn=[0.1/fs 200/fs];%设置截止频率 [bmi ,ami] = butter(4,wn);%巴特沃斯4阶带通滤波器 xout = filter(bmi,ami,xn_down); subplot(3,2,5) plot(n*T,xout,'-'); axis([0 1 -1.2*max(xn) 1.2*max(xn)]) xlabel('t'); ylabel('xout'); title('通过BPF后的6G下变频信号'); grid on P1=fft128(xout,N); subplot(3,2,6) plot(f,10*log10(P1)) title('通过BPF后的6G下变频信号频谱') xlabel('Freq(GHz)') ylabel('|X(f)|') grid on %% %2倍信号放大 xout=2*xout; %% %上变频 x_up=xout.*cos(400*pi*n*T); figure subplot(3,2,1) plot(n*T,x_up,'-'); axis([0 1 -1.2*max(xn) 1.2*max(xn)]) xlabel('t'); ylabel('xout'); title('4G上变频信号'); grid on P1=fft128(x_up,N); subplot(3,2,2) plot(f,10*log10(P1)) title('4G上变频信号频谱') xlabel('Freq(GHz)') ylabel('|X(f)|') grid on %% %TWTA行波管放大 backoff = 0; y=salehs_model(x_up,backoff,N); subplot(3,2,3) plot(n*T,real(y),'-'); xlabel('t'); ylabel('xout'); title('TWTA放大信号'); grid on P1=fft128(y,N); subplot(3,2,4) plot(f,10*log10(P1)) title('TWTA放大信号频谱') xlabel('Freq(GHz)') ylabel('|X(f)|') grid on subplot(3,2,5) pin = 10*log10(abs(x_up)); pout= 10*log10(abs(y)); plot(pin,pout); grid; xlabel('输入功率（dB）'); ylabel('输出功率(dB)'); title('TWTA输出功率-输入功率') subplot(3,2,6) plot(pin,(180/pi)*unwrap(angle(y)));grid; xlabel('输入功率（dB）'); ylabel('相移（度）'); title('TWTA相移-输入功率') % figure % [logpsd,freq,ptotal,pmax]=log_psd(x_up,1200,T); % plot(freq,logpsd);   salehs_model 非线性放大函数 仿真TWTA function [y]=salehs_model(x,backoff,n) y = zeros(1,n)*(1.0+i*1.0); af = 1.1587; bf = 1.15; ag = 4.0; bg=2.1; c=10^(backoff/20); for k=1:n ain = c*abs(x(k)); thetain(k) = angle(x(k)); aout = af*ain/(1+bf*ain^2); thetapm(k)=ag*ain^2/(1+bg*ain^2); thetaout(k)=thetain(k)+thetapm(k); y(k)= aout*exp(i*thetaout(k)); end   fft128 128点FFT函数 去掉负频率部分 function P1=fft128(xn,N) Y = fft(xn); P2 =abs(Y/N); P1 = P2(1:N/2+1); P1(2:end-1) = 2*P1(2:end-1);